強化ゴムの超音波処理

• 強化ゴムは、より高い引張強さ、伸び、耐摩耗性、より優れた老化安定性を示す。
• カーボンブラック（CNT、MWNTなど）、グラフェン、シリカなどの充填材は、マトリックス中に均一に分散させ、所望の材料特性を持たせる必要がある。
• パワー超音波は、高い補強特性を持つ単分散ナノ粒子の優れた分布品質を与える。

超音波分散

超音波は、単分散ナノ粒子やナノチューブなどのナノ材料の分散に広く採用されている。超音波は、粒子やチューブの分離や機能化を大きく促進するからである。
超音波分散装置が生み出すもの キャビテーション と高いせん断力により、ナノ粒子やナノチューブを破壊、脱凝集、剥離、分散させます。超音波処理の強度は正確に調整・制御でき、ナノ材料の濃度、凝集、整列／絡み合いを考慮して、超音波処理パラメータを完璧に適合させることができます。これにより、ナノ材料は、その特定の材料要件に関して最適に処理することができます。個別に調整された超音波処理パラメーターによる最適な分散条件は、ナノ添加剤とナノ充填剤の優れた補強特性を持つ高品質の最終ゴムナノコンポジットをもたらす。
超音波の優れた分散品質と、それによって達成される均一分散により、優れた材料特性を得るためには非常に低いフィラー充填量で十分である。

超音波カーボンブラック強化ゴム

カーボンブラックは、ゴム材料に耐摩耗性と引張強度を与えるため、ゴム、特にタイヤにとって最も重要な充填剤の一つである。カーボンブラック粒子は凝集体を形成しやすく、均一に分散させることが難しい。カーボンブラックは、塗料、エナメル、印刷インキ、ナイロンおよびプラスチック着色剤、ラテックス混合物、ワックス混合物、写真コーティング剤などに一般的に使用されています。
超音波分散は、粒子の単分散性が非常に高く、凝集を除去して均一にブレンドすることができる。
強化複合材料の超音波分散について詳しくはこちらをご覧ください！

超音波CNT/MWCNT強化ゴム

超音波ホモジナイザーは強力な分散システムであり、プロセスや材料の要求に合わせて精密に制御・調整することができる。MWNTやSWNTのようなナノチューブを分散させる場合、ナノチューブを損傷させることなくシングルチューブにする必要があるため、超音波プロセスパラメーターの正確な制御が特に重要です。損傷を受けていないナノチューブは、高いアスペクト比（最大132,000,000:1）を持つため、複合材料に配合した際に卓越した強度と剛性を発揮します。強力で正確に調整された超音波処理により、ファンデルワールス力が克服され、ナノチューブが分散・離散し、卓越した引張強度と弾性率を持つ高性能ゴム材料が得られます。
さらに 超音波機能化 は、様々な用途に使用できる所望の特性を得るために、カーボンナノチューブを改質するために使用される。

超音波ナノシリカ強化ゴム

超音波分散機は、非常に均一な粒子分布のシリカ（SiO₂)ナノ粒子をゴムポリマー溶液に添加した。シリカ（SiO₂)ナノ粒子は、重合されたスチレン-ブタジエンおよび他のゴム中に単分散粒子として均質に分散していなければならない。単分散ナノSiO₂ は補強剤として作用し、靭性、強度、伸び、曲げ、老化防止性能を大幅に向上させます。ナノ粒子の場合：粒子径が小さいほど、粒子の比表面積は大きくなる。表面積/体積(S/V)比が高いほど、優れた構造効果と補強効果が得られ、ゴム製品の引張強度と硬度が向上する。
シリカ・ナノ粒子の超音波分散は、プロセス・パラメーターを正確に制御することで、球状の形態、正確に調整された粒子径、非常に狭い粒度分布を得ることができる。
超音波で分散されたシリカは、それによって強化ゴムの最高の材料性能をもたらします。
超音波によるSiO₂!

補強添加剤の超音波分散

超音波分散は、ゴム複合材料の弾性率、引張強度、疲労特性を改善するために、他の多くのナノ粒子化材料を分散させることが証明されています。フィラーや強化添加剤の粒子径、形状、表面積、表面活性は、その性能にとって極めて重要であるため、強力で信頼性の高い超音波分散機は、マイクロサイズやナノサイズの粒子をゴム製品に配合するために最も頻繁に使用される方法の一つです。
ゴムマトリックス中に均一分散または単分散粒子として超音波処理によって取り込まれる代表的な添加剤および充填剤は、炭酸カルシウム、カオリンクレー、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、酸化グラファイト、グラフェン、マイカ、タルク、バライト、ウォラストナイト、沈殿ケイ酸塩、ヒュームドシリカおよび珪藻土である。
オレイン酸で官能基化したTiO₂ ナノ粒子をスチレンブタジエンゴム中に超音波分散させると、ごく少量のオレイン酸-SiO₂ その結果、弾性率、引張強さ、疲労特性が著しく改善され、光劣化や熱劣化に対する保護剤として機能する。

• アルミナ三水和物（Al₂O₃)を難燃剤として添加し、熱伝導率を向上させ、耐トラッキング性と耐浸食性を向上させている。
• 酸化亜鉛（ZnO）フィラーは、比誘電率および熱伝導率を増加させる。
• 二酸化チタン（TiO₂)は熱伝導性と電気伝導性を向上させる。
• 炭酸カルシウム（CaCO₃)は、その機械的、レオロジー的、難燃性により添加剤として使用される。
• チタン酸バリウム（BaTiO₃)は熱安定性を高める。
• グラフェン と酸化グラフェン（GO）は、優れた機械的、電気的、熱的、光学的材料特性を与える。
• カーボンナノチューブ (CNT）は、引張強度、電気伝導性、熱伝導性などの機械的特性を著しく向上させる。
• 多層カーボンナノチューブ（MWNT）は、ヤング率と降伏強度を向上させる。例えば、エポキシ樹脂にMWNTを1 wt.%添加するだけで、純粋なマトリックスと比較して、ヤング率が100%、降伏強度が200%向上します。
• 単層カーボンナノチューブ (SWNT）は、機械的特性と熱伝導性を向上させる。
• カーボンナノファイバー（CNF）は強度、耐熱性、耐久性を高める。
• ニッケル、鉄、銅、亜鉛、アルミニウムなどの金属ナノ粒子。 シルバー は、電気伝導性と熱伝導性を向上させるために添加される。
• 以下のような有機ナノ材料 モンモリロナイト 機械的特性と難燃性を向上させる。

超音波分散システム

Hielscher Ultrasonics社は、幅広い製品レンジの超音波装置を提供しています。 – 実現可能性テスト用の小型ベンチトップ・システムから、ヘビーデューティーなシステムまで。 工業用超音波ユニット 最大で 16kW/ユニット.パワー、信頼性、正確な制御性、そして堅牢性により、Hielscher社の超音波分散システムは、その高い信頼性と性能を証明しています。 “働き馬” は、ミクロン・ナノ粒子化された製剤の製造ラインで使用されています。当社の超音波処理装置は、水性および溶媒ベースの分散液を、最大0.5μmまで処理することができます。 高粘度（10,000cpまで） 簡単です。様々なソノトロード（超音波ホーン）、ブースター（インテンシファイア/ディクリレーサー）、フローセル形状、その他のアクセサリーにより、超音波分散機を製品やプロセス要件に最適に適合させることができます。
Hielscher Ultrasonics’ 産業用超音波プロセッサは、非常に高い性能を発揮します。 高振幅.最大200µmまでの振幅を、24時間365日、迅速に連続運転することができます。さらに高い振幅を必要とする場合は、カスタマイズされた超音波ソノトロードをご利用いただけます。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、以下のことが可能です。 24/7 オペレーション ヘビーデューティー そして過酷な環境下でも。Hielscherの超音波分散機は、大規模な商業生産のために世界中に設置されています。